2018基坑支护工程的施工技术分析与革新研究

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　　摘要：本文首先对阐述了基坑支护工程的基坑的开挖和注意事项，然后分析了基坑支护工程施工技术中常见问题，最后提出了基坑支护结构的革新，具有一定的理论价值和现实意义，供大家借鉴参考。
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　　关键词：基坑支护工程；施工技术；革新
　　
　　随着经济的快速发展，当前城市状况呈现地窄人稠、地价高涨，向空中和地下发展是个总体趋势。近年来，高层建筑的不断增加和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑工程。基坑工程的研究无论在理论上还是在实践上还不很成熟，因此对其深入研究是十分必要的。
　　1基坑的开挖和注意事项
　　1.1基坑开挖的要求
　　(l)要熟悉了解开挖基坑的基础型式及尺寸要求，检查开挖基础的土壤情况是否与设计相符。
　　(2)杆塔基础坑深，以施工基面为准，拉线坑以拉线坑中心的地面标高为准。
　　(3)基坑开挖前要保护好分坑各辅助桩，如果这些桩可能被移动，应设法移到不受扰动位置。
　　(4)基坑开挖深度允许误差为100mm-50mm，如果超过100mm时按以下规定外理。1)铁塔基础坑，其超深部分以铺石灌浆处理。2)水泥电杆基础，超深在300mm以下以填土夯实处理，如深度超过300mm，则以铺石灌浆处理。3)拉线坑如超深对拉线盘的安装位置有影响时，以填土夯实处理，如无影响可不处理。4)水坑、流砂、淤泥、石坑超深部分均用铺石灌浆处理。
　　1.2基坑施工的注意事项
　　（1）坚持分层分段开挖与支护的原则
　　一般情况下，边坡破坏有一个从局部开始，逐渐扩大的过程。首先产生局部破坏的部位为突破点。当某部位土体应力达到或超过其强度时，突破点开始破坏，并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值，使破坏面扩大。城市高层建筑的发展，使基坑深度日益增大，边坡也越来越陡立(一般在80-90°)目前各种边坡稳定的理论计算模式都是在60°左右建立的，与陡立边坡的初始受力状态有较大差异。边坡开挖后，破坏了原自然土体的三向受力状态，在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体，一部就成为使土体变形的动力.对近于直立的边坡，若一次开挖深度太大，积聚的能量就很大，有可能成为破坏的突破点而产生塌方。所以施工中必须控制开挖面的长度与深度，并进行快速支护，使支护尽早发挥效能，达到控制和消灭破坏突破点的目的。分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放。前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到上层较深部位，有一部分受已施工面板影响留在坡面浅层部位。当下一层段开挖后，就被后期开挖段吸收并释放。因此，分层分段开挖并支护的施工方法也是一个能量释放的过程，最后总的开挖能量留在坡面的较少，这对整个破面的稳定是有利的。边坡层段开挖的大小应作为设计的重要内容，在分析土体力学性能、地下水和边坡附加荷载分布的基础上预测突破点可能产生的部位，这是划分层段的重要依据。据此绘出每一坡面的层段开挖图，作为施工依据，并在施工中根据具体情况进行调整。
　　（2）信息反馈是基坑施工的重要组成部分
　　所谓施工过程中的信息反馈基本上指两方面：一是指坡面开挖过程中对暴露出来的地质构造、地下水分布的变化及未知地下建筑物的信息反馈；二是指施工过程中对边坡位移及应力监测的信息反馈。其中，施工中发生侧移有以下原因：
　　①土力学的模糊性：土的层面结构多变，影响因素多，物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性，不可能一次计算到位。
　　②外力作用下的变形。
　　③施工阶段的不稳定性。
　　2基坑支护工程施工技术常见问题分析
　　深基坑工程支护技术虽己在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：
　　2.1土层开挖和边坡支护不配套
　　常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工，一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支护工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，抢工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于上方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射硅等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。
　　2.2边坡修理达不到设计、规范要求
　　常存在超挖和欠挖现象，一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡上支护的硷初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖土机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
　　2.3成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
　　深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直径一般为100-150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管插不到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。
　　2.4喷射硷厚度不够、强度达不到设计要求
　　目前建筑工程基坑支护喷射硅常用的是干拌法喷射硅设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后硅的厚度不够、硅强度达不到设计要求。
　　2.5施工过程与设计的差异太大
　　深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。
　　2.6设计与实际情况差异较大
　　深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。
   　　2.7工程监理不到位
　　按规定高层建筑、重大市政工程等的深基坑是必须实行工程监理的，大多数事故工程都没有按规定实施工程监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场内工程，不管场外影响，实行包括设计在内的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平，在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度，而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距，巫待完善与提高。
　　2.8施工监测不重视
　　主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱花大钱。
　　为了减少支护事故，有待精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平。
　　3基坑支护结构的革新
　　3.1从结构受力改变结构形式
　　闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护，都是将平面结构改变为空间支护结构，利用拱的作用，一方面减小土对桩的侧向压力，另一方面将结构受弯变为拱圈受压，充分发挥混凝土的受压特性，降低了工程费用。
　　3.2从施工方法上改变
　　桩墙合一地下室逆作法，是将基坑支护桩和地下室墙合在一起，将地下室的梁板作为支护，从地下室顶往下施工，地下室外墙也施工。它的优点是节约投资，在地下水丰富、不易降低水位地区，尚须作防水帷幕。
　　3.3发展新的支护方法
　　近年来，喷锚网支护法、锚钉墙法在工程中得到应用，并显示了显著的经济效益。它不要一根桩、一块板、一根管、一根撑，完全抛弃了传统法及其被动支护概念，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变上体荷载为支护结构体系的一部分。它主动支护土体，并与土体共同工作，具有施工简便、快速、及时、机动、灵活、适用性强、随挖随支、挖完支完、安全经济等特点。其工期一般比传统法短30-60天以上，工程造价低10%~30%。支护最大垂直坑深18m，建筑淤泥基坑深达10m。
　　3.4进一步研究基坑支护理论
　　可以看到，随着国民经济的飞速发展和城市现代化的进程，基坑工程的可靠性成为高层建筑亚待解决的问题。因此进一步探讨基坑支护的方法和计算理论，尤其是新型支护方法的计算理论，乃为工程实际所急需。如喷锚网支护法、锚钉墙法。
　　3.5探讨基坑护壁抢险技术
　　如前所述，基坑工程的破坏率较高。因此，配合施工过程的监测与信息反馈技术，进行基坑护壁抢险技术的探讨非常必要。目前，发现基坑护壁失效，采用的方法是停止开挖或回填上方等，收效甚微。因此在支护设计或确定施工方案时，就必须考虑基坑护壁的抢险措施。如基坑护壁帷幕漏水化学灌浆抢险技术，具有简单、经济、快速和有效的特点，是目前基坑漏水涌砂最好的抢险补救方法。
　　
　　参考文献：
　　【1】陈忠汉.深基坑下程[M].北京:机械工业出版社，2003.
　　【2】迟俊德. 北京大学第三医院门诊楼基坑支护工程设计[J]. 科技信息，2011（24）